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高三物理
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.如图所示为氢原子的能级图，一个处于某激发态的氢原子在向基态跃迁的过程中能放出三个光子，则该氢原子开始时不可能处于以下哪个能级
A. n=3 B. n=4 C. n=5 D. n=6
2.在光学镜头表面镀一层氟化镁薄膜，利用薄膜干涉来减少反射光。已知氟化镁的折射率为n，绿光在真空中的波长为λ 。若要使薄膜对绿光产生最小反射，薄膜的最小厚度 d 应满足
A. B. C. D.
3.风云四号C卫星是我国新一代地球静止轨道气象卫星。“墨子号”量子科学实验卫星运行在近地圆轨道上，其轨道半径近似为地球半径。已知地球的平均密度为ρ，万有引力常量为G，地球自转周期为T，下列说法正确的是
A.风云四号C卫星的运行周期为
B.风云四号C的轨道半径与墨子号的轨道半径之比为
C.根据题中信息可以求得地球的质量
D.ρT 是对于任何地球卫星都相同的一个常量
4.如图所示，一质量为 0.1 kg、电荷量为-0.1 C的物体在与水平面成37°角的天花板上以速度 v 沿天花板方向做匀速直线运动，其与天花板之间的动摩擦因数为0.5，空间存在大小为 1 T，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。 重力加速度 g= 关于 v 的大小和方向，下列说法正确的是
A.大小为8 m/s，方向沿天花板向下
B.大小为 4m /s，方向沿天花板向上
C.大小为 20 m/s，方向沿天花板向下
D.大小为 12.5m /s,方向沿天花板向下
5.如图所示，一列简谐波沿x 轴传播，实线为t=0时的波形，虚线为t=1s时的波形。O为坐标原点，A、B为介质中的两个质点，且 时 B 正向上振动，波的传播速度 v<4m/s。以下说法正确的是
A.该简谐波沿 x 轴负方向传播
B.从t=0至t=1s,质点 A 运动的路程为2cm
C.质点O 的振动方程为y=2sinπt (cm)
D. t=0.25 s时,A、B 位移相同
6.如图所示，光滑水平面上有一平板小车，小车的最左端固定一个体积可忽略的可斜向右上发射小球的装置，小车的最右端有一个木箱(长度忽略不计)，小车、小球和木箱的总质量为11 kg。初始时刻，小车连同车上的木箱均处于静止状态，现从发射装置以大小为5m /s的初速度发射一个质量为1 kg的小球，小球的出射方向与水平方向的夹角为37°，且小球恰好落入小车右端的木箱中，重力加速度 则平板车的长度是
A.2.40 m B.2.80 m
C.2.64 m, D.3.00 m
7.某实验室使用的低压供电装置原理如图所示，其核心部分是一个理想变压器。原线圈输入电压有效值 的正弦交流电。该变压器有两组独立的副线圈，副线圈1的匝数 已知接在副线圈1、2两端的电阻 消耗的电功率为20 W，测得此时流过副线圈2的电流 以下说法正确的是
A.原线圈的匝数为50
B.副线圈2的匝数为20
C.此时流过原线圈的电流为 3.4A
D.副线圈 2 两端的电压为 20 V
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.某智能手机采用 Type-C接口快速充电，其充电过程中电池两端电压稳定为U。充电线内铜芯直径为d，铜的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为 ，铜的密度为ρ，电子电荷量为e，每个铜原子提供一个电子。已知充电时电路中电流为I，下列说法正确的是
A.该电路中单位时间内通过铜芯横截面的电荷个数为 I
B.充电时铜芯内自由电子定向移动的速率可表示
C.若将充电电流增大为2I，则自由电子定向移动的速率变为原来的2倍
D.若改用直径为 2d 的铜芯线，在相同电流下自由电子定向移动速率变为原来的
9.质量为m 的磁悬浮列车模型小车底部安装有电磁铁，可产生竖直向下的匀强磁场，其磁感应强度大小为 B。光滑水平地面上固定着形状如图所示的金属导线框，导线框每个长度为 l 的边电阻为0，每个长度为l 的边电阻为 r，磁场的长度大于 ，宽度大于l 。小车关闭动力后以方向垂直l 边，大小为v 的初速度向右通过线框(l 边可完全切割磁感线)，空气阻力不计。在该过程中，下列说法正确的是
A.磁场的右边界刚好经过第一个l 边时，通过第一个 l 边的电流为
B.若磁场的右边界刚好到达第三个 l 边时，小车刚好停下，则小车的初速度
C.小车的动能减少量大于线框产生的焦耳热
D.磁场的右边界刚好经过第一个l 边时，小车的加速度大小为
10.如图所示，一根足够长的光滑绝缘细杆M 固定在水平面上，细杆旁间距为6L 的A、B 两点分别固定一个电荷量为Q的正点电荷。另一固定光滑绝缘细杆N竖直放置，与杆 M 交于AB 中点O。质量均为 的小球1、2(可看成质点)分别套在杆M、N上，两球之间用长为4L 的轻质细杆P 相连，球1靠近 O 点右侧且不带电，球2带正电，电荷量也为Q，球1经过B 点时不会与点电荷发生碰撞。已知到电荷量为+Q的点电荷距离为r处的电势 开始时 P 处于竖直状态，现轻微扰动球1使其向右运动，在球2落至O 点的过程中，以下说法正确的是
A.球2距O点 时系统总动能最大
B.系统的机械能一直减小
C.系统的动能先增大后减小再增大
D.球2落至O点前瞬间的速度为
三、非选择题：本题共5题，共54分。
11.(6分)为验证做匀速圆周运动物体的向心力与其质量、线速度、半径的关系，实验小组设计了如图甲所示的实验装置。其中AB 是固定在竖直转轴(OO'上的水平凹槽，A端固定的压力传感器可测出小钢球对其压力的大小，B端固定一宽度为d 的挡光片，速度传感器可测量挡光片每一次经过传感器时的速度。
实验步骤：
①测出挡光片与转轴的距离为 L；
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r；
③使凹槽 AB 绕转轴OO'匀速转动，记录压力传感器示数 F 和挡光片的速度；
④改变凹槽的转速，重复步骤③。
(1)实验时应注意的事项，以下说法正确的是 ；
A.挡光片到转轴的距离与小钢球到转轴的距离必须相等
B.凹槽必须保持水平
C.应该尽可能让凹槽光滑
(2)将挡光片向转轴移动，当L”“<”或“=”)速度传感器的读数；
(3)进行实验操作④后，作出对应的F-v图像，在同一坐标系中分别得到图乙中的4条图线。对4条图线进行分析研究可知图线 (填序号)对应的挡光片到转轴的距离 L 最大；
(4)要把图乙中的曲线转化成图丙中的直线，应以 F 为纵轴， (填“v”“v ” 或 为横轴。若图线斜率为k，不考虑摩擦，小钢球的质量可表示为m= (用k,r,L 表示)。
12.(9分)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。
(1)实验小组先用多用电表粗测待测电阻的阻值，选用欧姆挡的“×1”倍率，正确操作后，测量的结果如图甲所示，则测得待测电阻的阻值为 Ω。
(2)根据实验室的器材，同学们设计了如图乙所示的电路测量电阻R，的阻值，已知电压表内阻约为2.5kΩ，电流表内阻约为5Ω，开始实验前滑动变阻器的滑片P 应放置于 (填“a”或“b”)端,电压表右接线柱应接人 (填“c”或“d”)点;
(3)考虑到电表内阻的影响，同学们又根据实验器材将实验电路进行了改进，改进后的电路如图丙所示。实验开始时，闭合S ，将S 分别接c和d 端时，电压表、电流表的读数分别为U。、I。和 Ud、Id。则待测电阻阻值 (用U。、 Ud、I。和 表示)。
13.(9分)如图所示，左端开口的玻璃管水平放置，粗管部分横截面积 细管部分横截面积 细管内封闭着一定质量的理想气体，粗管内水银柱的长度x=5cm，水银柱刚好未进入细管。大气压强 相当于75 cmHg,环境温度为 现将玻璃管转至竖直且开口向上，粗管内的水银柱恰好全部进入细管中。
(1)求细管的长度；
(2)玻璃管转至竖直且开口向上，且系统达到稳定后，再将环境温度降至 气体的内能减少了 3J，求气体放出的热量。
14.(14分)如图所示，水平长直轨道上，等间距静止放置着3个完全相同的大小不计的货箱，依次编号1、2、3。相邻两货箱的间距为l=2m，已知货箱的质量 m=10kg,货箱与轨道间的动摩擦因数为μ=0.2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g= 货箱间碰撞时间极短且为弹性碰撞(不考虑碰撞瞬间 F 和摩擦力的影响)。现用水平推力 F 推着第1个货箱从静止开始运动。
(1)如果仅在与货箱 2碰前施加恒力 F，要使货箱2恰好不与货箱3相碰，求 F 的大小；
(2)如果F 始终作用在货箱1上，且与货箱1的位移x(单位：m)满足关系.F=60-10x(N),求货箱 3 的位移。
15.(16分)在火星探测任务中，科学家设计了一种利用电磁场对宇宙尘埃样品进行分选的装置。如图所示，竖直平面内建立直角坐标系xOy，第二象限存在半径为 R 的圆柱形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，圆柱边界恰好与x轴、y轴相切，与y轴切点为A(0，R)，与x轴切点为P(-R，0)。第一象限存在沿 y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为 E。x轴下方区域存在垂直纸面向外且与第二象限磁感应强度大小相同的匀强磁场。磁场区域内平行于x轴放置一足够长的收集板，用于接收分选后的尘埃颗粒。位于 P 点的尘埃发射源，向第二象限各个方向均匀发射带正电的硅酸盐尘埃颗粒，所有颗粒的初速度大小均为 v ，电荷量为q、质量为m，不计颗粒重力及其相互作用。已知沿 y轴正方向发射的颗粒恰好沿水平方向通过A 点进入电场后偏转，以与x轴正方向成45°角方向进入下方磁场，最终打在收集板上。
(1)求磁感应强度 B 的大小；
(2)求匀强电场的电场强度大小E；
(3)若要使尘埃颗粒垂直打在收集板上，求收集板到x轴的距离。
高三物理 参考答案
1. A 解析：一个氢原子从n=3的能级向基态跃迁，最多放出两个光子，n=4及以上能级均可能放出3个光子，A正确。故选 A。
2. A 解析：增透膜的原理是使薄膜上下表面的反射光发生相消干涉。相消干涉条件为 (k=0,1,2,…),取最小厚度对应k=0,其中λ=λ。为光在薄膜中的波长。代入得 A正确。故选 A。
3. B 解析：设墨子号近地卫星的周期为 T ，设地球的半径为 R，根据近地卫星 地球的平均密度为 墨子号运行周期 A 错误；设风云四号 C 卫星的轨道半径为r，根据开普勒第三定律，二者轨道半径之比 B正确；不知道地球的半径和风云四号C卫星的轨道半径，不能求出地球的质量，C错误； 是对于任何地球卫星都相同的一个常量，T。应该为近地卫星的周期，题目中的 T 为地球的自转周期，D错误。故选 B。
4. C 解析：画出物体的受力分析图，由于物块做匀速运动，则
mg sinθ=μ(qvB-mgcosθ),解得 v=20 m/s,根据左手定则可知，运动方向沿天花板向下，C正确。故选 C。
5. D 解析：根据波动与振动的关系可知，该波沿x轴正方向传播，A错误；波速 (4n+2) m/s,n=0,1,2,…由于v<4m/s,则n=0,v=2m/s,周期 为半个周期，质
点 A 振动的路程s=2A=4 cm,B 错误;O 点在t=0时刻向 y 轴负方向振动，其振动方程为y=2sin(πt+π)(cm),C错误;t=0.25 s时,波峰传至A、B 中间,此时A、B 位移相同,D正确。故选 D。
6. C 解析：小球和车水平方向动量守恒，初态总动量为0，小球发射后的水平速度 4m /s，根据水平方向动量守恒 所以 小球在空中运动的时间 0.6s，小球和平板车相对地面的位移大小之和为平板车的长度，即 C正确。故选 C。
7. C 解析:由 可得 由 可得 A 错误; 40 V,根据 可得 B、D错误;由 可得 C正确。故选C。
8. CD 解析：电流的定义是单位时间内通过导体横截面的电荷量，即 可得单位时间内通过铜芯横截面的电荷个数为I/e，A错误；由电流微观表达式 I=nevS，其中自由电子数密度 n = 横截面积 代入得 可知 若电流I不变，直径d 变为2d，则 v变为原来的 ，B错误，D正确；由 可知，当其他条件不变时，v∝I。因此电流增大为2I，则 v变为原来的2倍，C正确。故选 CD。
9. BD 解析：第一个 l 边进入磁场时，切割磁感线产生感应电动势，第一个l 边相当于电源，其余两个相当于并联的外电阻，总电阻为 r，所以通过第一个l 边的电流为 A错误；此时小车受到的力与线框受到的安培力为
·物理答案 (第1页,共4页)·
一对相互作用力， 所以 a= D.正确；将小车和磁场看做研究的系统，系统能量守恒，小车动能的减少量等于线框产生的焦耳热，C错误；. 设第二个l 边刚进 入 磁 场 时 小 车 的 速 度 大 小 为 v ，则有 在第二个 l 边进入磁场后，由动量定理有- 其中 由上述分析可知 mv ,解得 B正确。故选 BD。
10. BCD 解析:由 可得 由几何关系可知，点电荷A、B在杆 N 上距O 点h 处 产 生 的 电 场 大 小 求导后可知 h= 时，电场强度最大。小球 2 经过距 O 点 处后，根据 QE= mg,得 即小球2 在距 O 点 运动过程中电场力大于重力，合外力对系统做负功，动能减小。因此，小球2 到杆 M 的距离为 L 时系统的动能不是最大，A错误；小球 2 由静止开始运动，两小球与杆P 组成的系统的动能先增大，后减小，小球2 通过距O点 L 处后合外力对系统做正功，动能又增大，C正确；由于电场力一直做负功，因此系统机械能一直减小，B正确；球2 到达 O 点前瞬间，球1速度为零，根据能量守恒， 解得 D正确。故选 BCD。
11.答案:(1)BC (1分)
(2)> (1分)
(3)④ (1分)
(4)v (1分) (2分)
解析：(1)为保证压力传感器测得的示数大小与小球受到的向心力相等，应保持凹槽水平，同时应尽量减小凹槽与小钢球之间的摩擦。BC 正确。
(2)凹槽匀速转动，设小球速度为 可得 当Lv。
(3)由题意图乙中4 条图线对应的小钢球质量m相同，由 可知 当 v一定时，L越大，F越小，因此图线④对应的 L 最大。
(4)设小钢球质量为 m，不考虑摩擦，则F = 根据实验数据，以F 为纵轴，以v 为横轴，所得图线为一条倾斜直线，若图线斜率为 k，则 小钢球的质量可表示为
12.答案:(1)19.0(写成19也可) (2分)
(2)a (2分) c (2分)
(3分)
解析：(1)欧姆表的读数为表盘读数乘以倍率，本题选用×1倍率，指针指在刻度 19处，因此待测电阻阻值为 19 Ω。
(2)为了保证电表安全，开始实验前滑片 P 应位于a 端，使电表示数从零开始调节；由于 所以待测电阻为小电阻，电流表应采用外接法，即电压表右接线柱接入点为c点。
(3)根据电路分析，当闭合 S ，将 S 接c 端时，电压表、电流表的读数分别为 U。、I。，则 将 S 接d 端时，电压表、电流表的读数分别为 Ud、 Id,则 则待测电阻阻值
·物理答案 ▲ (第2页,共4 页)·
13.答案:(1)85 cm
(2)4.7 J
解析：(1)水银柱进入细管后，封闭气体压强
(1分)
设细管部分气体长度为 L，由玻意耳定律
(1分)
解得L=85 cm (2分)
(2)环境温度降低，封闭气体压强不变
(1分)
△L=15 cm (1分)
外界对气体做功
(1分)
由△U=Q+W (1分)
得Q=-4.7J,即气体放出4.7J的热量(1分)
14.答案:(1)40 N
(2)1m
解析：(1)货箱1与2 碰撞过程是弹性碰撞，设货箱1碰撞前的速度为 v ，碰撞后的速度为 v ，货箱2碰撞后的速度为v 。根据
(1分)
(1分)
解得
货箱1和货箱2交换速度后，货箱2继续匀减速前进到货箱3前速度减为0，
所以根据动能定理
(1分)
解得F=40 N (2分)
(2)外力 F 推着货箱1往前加速运动，货箱1与货箱2碰撞，设货箱1碰前速度为 v'。，碰撞后货箱1速度为 v' ，货箱2速度为v' ，则有
(1分)
(1分)
解得
(1分)
(1分)
货箱1与货箱2碰后速度交换，外力 F 此时为
F=60-10l=40 N, (1分)
外力 F 推着货箱1从速度为0开始加速运动，货箱2的初速度为 v' ，然后开始减速直到与货箱3碰撞前；
假设货箱2与3碰撞前货箱1和货箱 2未发生第
二次碰撞，货箱1在 F 作用下加速，货箱2减速
货箱1的速度 (1分)
所以 (1分)
货箱2减速到3前，有
其中 a=μg,解得 所以货箱2与货箱3碰撞前货箱1和货箱2未发生第二次碰撞，货箱2与货箱3碰撞后速度交换，货箱2速度为0，货箱3速度为 货箱1与货箱2碰撞后速度交换，货箱1速度为0，此后货箱1静止，货箱2和货箱 3均以 匀减速运动，货箱3的位移为
解得x=1m (2分)
15.答案:
(3)R
解析：(1)从 P 点沿 y 轴正向射入的颗粒恰好水平通过A 点，则颗粒在磁场中做圆周运动的轨迹半径为R，如图甲所示，根据洛伦兹力提供向心力有
(2分)
解得 (2分)
(2)从 P 点沿 y 轴正向射入的颗粒在电场中做类平抛运动，设颗粒出电场时沿 y 轴负方向的分速度为v，，如图所示，由题意可知 (1分)沿 y 轴方向有 (2分)
·物理答案 (第 3 页,共4页)·
(3)由图乙，PO QO 为菱形，则所有颗粒离开第二象限磁场时的速度均水平向右。
设颗粒进入下方磁场时速度与水平方向夹角为θ,则 (1分)
由牛顿第二定律， (1分)
解得 (2分)
则收集板到x轴的距离
(2分)
(第4 页,共4页)·

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